CN110408361A - 一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于装饰材料制备技术领域，具体涉及一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法。本发明以竹纤维为原料，得到纤维状硅酸三钙，将其硅酸三钙纤维作为增强填料用于聚氨酯乳液中制成瓷砖美缝剂，在其填充到缝隙后，由于硅酸三钙纤维的存在，在其中起到阻止微裂缝扩散的效果，在美缝剂开裂时收到拉拔应力时可以通过硅酸三钙纤维疏散应力，起到防止微裂缝产生的效果，内部硅酸三钙暴露，再和外界水分接触后，硅酸三钙快速和水发生水化反应，生成致密的水化产物将裂缝重新填充修补，提高了力学强度，由于本发明制备的美缝剂可以防止裂缝产生以及能对产生的裂缝进行修补，因此外界的污渍以及水分都难以入渗，因此具有极佳的防污和防水性能，应用前景广阔。

Description

一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法

技术领域

本发明属于装饰材料制备技术领域，具体涉及一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法。

背景技术

美缝剂是勾缝剂的升级产品，美缝剂的装饰性实用性明显优于彩色填缝剂。解决了瓷砖缝不美观和脏黑问题等。

传统的美缝剂是涂在填缝剂的表面，新型美缝剂不需要填缝剂做底层，可以在瓷砖粘接后直接填加到瓷砖缝隙中。适合2mm以上的缝隙填充，施工比普通型方便，是填缝剂的升级换代产品。

随着社会的发展，瓷砖、马赛克或石材等已经成为建筑装饰领域最常用的材料之一。为了便于运输和存放，成品的瓷砖、马赛克或石材的规格尺寸一般不宜太大，因此，要形成整幅的墙面或地面，需要一块一块进行拼贴，考虑到热胀冷缩的因素，在铺设瓷砖、马赛克或石材的过程中，块与块之间都需要预留一定的缝隙，这些缝隙就需要采用填缝剂进行填充。目前，用于填充瓷砖、马赛克或石材缝隙的填缝剂有普通水泥基填缝剂和反应型树脂填缝剂，普通水泥基填缝剂一般采用白水泥，而白水泥使用一段时间后，易受灰尘、油烟等物的沾染而由白变黑，不仅影响美观，而且易滋生霉菌、产生异味，进而影响家居环境；反应型树脂填缝剂虽能克服以上劣势，但材料、包装成本过高，生产、混料工序复杂，加之含有VOC等有毒有害气体，使其应用受到限制。

美缝剂是填缝剂的升级版，主要由水性聚合物乳液和高档颜料组成，其施工容易、且装饰性和实用性明显优于彩色填缝剂，因而越来越得到装饰领域的青睐。但目前市面上销售的美缝剂固含量均较低，而瓷砖缝隙一般有5～10mm深，使用美缝剂进行填缝时，常存在漆膜实干后收缩严重、需要进行二次填缝的缺点，又存在填料会遮盖颜料光泽度，胶液稠度较大，形成的胶膜在使用一段时间后易老化开裂，这也是目前固含量不高的原因之一。还有市面上常见的美缝剂，主要由水性聚合物乳液、高档颜料和助剂组成，这种美缝剂固化后的胶膜较软，导致强度低。

另外目前市面上的销售的填缝剂常常存在凝固后收缩严重，不牢固，需要进行二次填缝的缺点或，经过一段时间，填缝处容易形成微裂纹和微孔，霉菌容易在缝隙内、微裂纹和微孔内滋生，不仅由于黑曲霉、黄曲霉等霉菌的繁殖而使得填缝处变黄、变黑，而且产生异味，严重危害人体健康，在夏天尤其明显。

这个困扰装饰业及家庭健康多年的问题，现已被美缝剂攻克。美缝剂是填缝剂的升级版，施工容易、色彩多样，装饰性和实用性得到很大提升。美缝剂不仅解决了缝隙变黑所引发的一系列问题，还大大提升了装修档次。

美缝剂色彩多样，不吸水、防油污、易清洗、耐摩擦、强度高、高亮度、彻底改变缝黑霉变的现象。但是目前市面上销售的美缝剂存在着：亮度持续时间短、时间长易黄变、不耐水擦洗等问题。

因此，发明一种优良的美缝剂对装饰材料制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前市面上常见的美缝剂，主要由水性聚合物乳液、高档颜料和助剂组成，这种美缝剂固化后的胶膜较软，导致强度低，容易产生微裂纹和微孔，污渍容易在缝隙内、微裂纹和微孔内累积，水分易入渗导致防污性和防水性差的缺陷，提供了一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

称取聚氨酯乳液、自制纤维填料、羧甲基纤维素、亚硫酸钠和三乙胺混合后装入搅拌机中，以600～800r/min的转速搅拌反应20～30min后出料，即得防水耐污瓷砖美缝剂；

所述聚氨酯乳液的制备步骤为：

（1）向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入聚醚多元醇TMN-450、邻苯二甲酸二辛酯，在氮气保护下，加热升温至90～100℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续反应1～2h，得到预反应液，

（2）待上述预反应液冷却至室温，依次向三口烧瓶中加入二羟甲基丙酸和马来酸酐以及二月桂酸二丁基锡，加热升温至80～85℃继续反应3～4h，得到聚氨酯乳液；

所述自制纤维填料的制备步骤为：

（1）称取竹纤维用无水乙醇溶液浸泡1～2h，浸泡结束后用去离子水冲洗3～5遍，得到预处理竹纤维，再将正硅酸乙酯和无水乙醇以及去离子水混合均匀，并逐滴滴入浓度为0.5mol/L的硝酸溶液，搅拌直至正硅酸乙酯水解得到清澈透明的水解液；

（2）将上述得到预处理竹纤维和水解液混合得到预制液装入反应釜中，再向反应釜中加入质量分数为40%的硝酸钙的乙醇溶液，用搅拌器以200～300r/min的转速搅拌反应30～40min；

（3）待上述搅拌反应结束后，过滤分离得到滤渣，将滤渣放入真空干燥箱中，干燥，得到干燥滤渣，再将干燥滤渣放入高温炉中，先预烧，再加热升温至1400～1500℃烧结10～12h后出料，得到自制纤维填料。

所述的防水耐污瓷砖美缝剂的具体制备步骤中，按重量份数计，聚氨酯乳液为60～70份、自制纤维填料为15～20份、羧甲基纤维素为3～5份、亚硫酸钠为1～2份、三乙胺为1～2份。

所述聚氨酯乳液的制备步骤（1）中，按重量份数计，聚醚多元醇TMN-450为30～40份、邻苯二甲酸二辛酯为20～30份，多亚甲基多苯基异氰酸酯为80～90份。

所述聚氨酯乳液的制备步骤（2）中，二羟甲基丙酸的加入量为预反应液质量的10～15%，马来酸酐的加入量为预反应液质量的20～25%，二月桂酸二丁基锡的加入量为预反应液质量的3～5%。

所述自制纤维填料的制备步骤（1）中，正硅酸乙酯和无水乙醇以及去离子水的质量比为1:2:3。

所述自制纤维填料的制备步骤（2）中，预处理竹纤维和水解液的质量比为1:10。

所述自制纤维填料的制备步骤（2）中，质量分数为40%的硝酸钙的乙醇溶液的加入量为预制液质量的30%。

所述自制纤维填料的制备步骤（3）中，干燥的温度为60～70℃，干燥的时间为1～2h。

所述自制纤维填料的制备步骤（3）中，预烧的温度为500～600℃，预烧的时间为1～2h。

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明首先以竹纤维为原料，用无水乙醇浸泡羟基化处理，得到预处理竹纤维，接着将正硅酸乙酯和硝酸钙以及预处理竹纤维混合反应，通过溶胶凝胶法制备硅酸三钙凝胶并吸附在多羟基的竹纤维表面，过滤干燥并烧结，得到纤维状硅酸三钙，接着本发明将聚醚多元醇和塑化剂以及多亚甲基多苯基异氰酸酯和其他助剂共同反应制得聚氨酯乳液，最后将聚氨酯乳液和自制纤维填料以及其他辅料共混，制得防水耐污瓷砖美缝剂，本发明首先以竹纤维为原料，用无水乙醇浸泡进行羟基化处理，得到表面富含羟基的竹纤维，并将其作为吸附模板，接着将正硅酸乙酯和硝酸钙以及预处理竹纤维混合反应，通过溶胶凝胶法制备硅酸三钙凝胶，产生的凝胶和预处理竹纤维表面的羟基产生氢键及范德华力吸附，使得硅酸三钙凝胶吸附固着在竹纤维表面，后期通过高温煅烧去除竹纤维模板，最终得到纤维状硅酸三钙，将其硅酸三钙纤维作为增强填料用于聚氨酯乳液中制成瓷砖美缝剂，在美缝剂填充到缝隙中的初期，硅酸三钙作为无机填料起到初步提高美缝剂机械强度的效果，在填缝后期，若美缝剂固化后产生微裂纹和微孔，由于硅酸三钙纤维的存在，在美缝剂中起到阻止微裂缝扩散的效果，同时纤维可以作为应力传导的途径，在美缝剂开裂时收到拉拔应力时可以通过硅酸三钙纤维疏散应力，起到防止微裂缝产生的效果，即使美缝剂最终还是产生微裂缝之后，由于裂缝的产生，内部硅酸三钙暴露，再和外界水分接触后，硅酸三钙快速和水发生水化反应，生成致密的水化产物将裂缝重新填充修补，而且生成的水化产物机械强度高，进一步提高了美缝剂的力学强度，由于本发明制备的美缝剂可以防止裂缝产生以及能对产生的裂缝进行修补，因此外界的污渍以及水分都难以入渗，因此具有极佳的防污和防水性能，应用前景广阔。

具体实施方式

称取竹纤维用无水乙醇溶液浸泡1～2h，浸泡结束后用去离子水冲洗3～5遍，得到预处理竹纤维，再按质量比为1:2:3将正硅酸乙酯和无水乙醇以及去离子水混合均匀，并逐滴滴入浓度为0.5mol/L的硝酸溶液，搅拌直至正硅酸乙酯水解得到清澈透明的水解液；将上述得到预处理竹纤维和水解液按质量比为1:10混合得到预制液装入反应釜中，再向反应釜中加入预制液质量30%的质量分数为40%的硝酸钙的乙醇溶液，用搅拌器以200～300r/min的转速搅拌反应30～40min；待上述搅拌反应结束后，过滤分离得到滤渣，将滤渣放入真空干燥箱中，在60～70℃下干燥1～2h，得到干燥滤渣，再将干燥滤渣放入高温炉中，先在500～600℃下预烧1～2h，再加热升温至1400～1500℃烧结10～12h后出料，得到自制纤维填料，备用；按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入30～40份聚醚多元醇TMN-450、20～30份邻苯二甲酸二辛酯，在氮气保护下，加热升温至90～100℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入80～90份多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续反应1～2h，得到预反应液；待上述预反应液冷却至室温，依次向三口烧瓶中加入预反应液质量10～15%的二羟甲基丙酸和预反应液质量20～25%的马来酸酐以及预反应液质量3～5%的二月桂酸二丁基锡，加热升温至80～85℃继续反应3～4h，得到聚氨酯乳液；按重量份数计，称取60～70份上述聚氨酯乳液、15～20份备用的自制纤维填料、3～5份羧甲基纤维素、1～2份亚硫酸钠和1～2份三乙胺混合后装入搅拌机中，以600～800r/min的转速搅拌反应20～30min后出料，即得防水耐污瓷砖美缝剂。

实施例1

清澈透明的水解液的制备：

称取竹纤维用无水乙醇溶液浸泡1h，浸泡结束后用去离子水冲洗3遍，得到预处理竹纤维，再按质量比为1:2:3将正硅酸乙酯和无水乙醇以及去离子水混合均匀，并逐滴滴入浓度为0.5mol/L的硝酸溶液，搅拌直至正硅酸乙酯水解得到清澈透明的水解液；

自制纤维填料的制备：

将上述得到预处理竹纤维和水解液按质量比为1:10混合得到预制液装入反应釜中，再向反应釜中加入预制液质量30%的质量分数为40%的硝酸钙的乙醇溶液，用搅拌器以200r/min的转速搅拌反应30min；

待上述搅拌反应结束后，过滤分离得到滤渣，将滤渣放入真空干燥箱中，在60℃下干燥1h，得到干燥滤渣，再将干燥滤渣放入高温炉中，先在5000℃下预烧1h，再加热升温至1400℃烧结10h后出料，得到自制纤维填料，备用；

预反应液的制备：

按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入30份聚醚多元醇TMN-450、20份邻苯二甲酸二辛酯，在氮气保护下，加热升温至90℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入80份多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续反应1h，得到预反应液；

聚氨酯乳液的制备：

待上述预反应液冷却至室温，依次向三口烧瓶中加入预反应液质量10%的二羟甲基丙酸和预反应液质量20%的马来酸酐以及预反应液质量3%的二月桂酸二丁基锡，加热升温至80℃继续反应3h，得到聚氨酯乳液；

防水耐污瓷砖美缝剂的制备：

按重量份数计，称取60份上述聚氨酯乳液、15份备用的自制纤维填料、3份羧甲基纤维素、1份亚硫酸钠和1份三乙胺混合后装入搅拌机中，以600r/min的转速搅拌反应20min后出料，即得防水耐污瓷砖美缝剂。

实施例2

清澈透明的水解液的制备：

称取竹纤维用无水乙醇溶液浸泡1.5h，浸泡结束后用去离子水冲洗4遍，得到预处理竹纤维，再按质量比为1:2:3将正硅酸乙酯和无水乙醇以及去离子水混合均匀，并逐滴滴入浓度为0.5mol/L的硝酸溶液，搅拌直至正硅酸乙酯水解得到清澈透明的水解液；

自制纤维填料的制备：

将上述得到预处理竹纤维和水解液按质量比为1:10混合得到预制液装入反应釜中，再向反应釜中加入预制液质量30%的质量分数为40%的硝酸钙的乙醇溶液，用搅拌器以250r/min的转速搅拌反应35min；

待上述搅拌反应结束后，过滤分离得到滤渣，将滤渣放入真空干燥箱中，在65℃下干燥1.5h，得到干燥滤渣，再将干燥滤渣放入高温炉中，先在550℃下预烧1.5h，再加热升温至1450℃烧结11h后出料，得到自制纤维填料，备用；

预反应液的制备：

按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入35份聚醚多元醇TMN-450、25份邻苯二甲酸二辛酯，在氮气保护下，加热升温至95℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入85份多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续反应1.5h，得到预反应液；

聚氨酯乳液的制备：

待上述预反应液冷却至室温，依次向三口烧瓶中加入预反应液质量12.5%的二羟甲基丙酸和预反应液质量22.5%的马来酸酐以及预反应液质量4%的二月桂酸二丁基锡，加热升温至82.5℃继续反应3.5h，得到聚氨酯乳液；

防水耐污瓷砖美缝剂的制备：

按重量份数计，称取65份上述聚氨酯乳液、17.5份备用的自制纤维填料、4份羧甲基纤维素、1.5份亚硫酸钠和1.5份三乙胺混合后装入搅拌机中，以700r/min的转速搅拌反应25min后出料，即得防水耐污瓷砖美缝剂。

实施例3

清澈透明的水解液的制备：

称取竹纤维用无水乙醇溶液浸泡2h，浸泡结束后用去离子水冲洗5遍，得到预处理竹纤维，再按质量比为1:2:3将正硅酸乙酯和无水乙醇以及去离子水混合均匀，并逐滴滴入浓度为0.5mol/L的硝酸溶液，搅拌直至正硅酸乙酯水解得到清澈透明的水解液；

自制纤维填料的制备：

将上述得到预处理竹纤维和水解液按质量比为1:10混合得到预制液装入反应釜中，再向反应釜中加入预制液质量30%的质量分数为40%的硝酸钙的乙醇溶液，用搅拌器以300r/min的转速搅拌反应40min；

待上述搅拌反应结束后，过滤分离得到滤渣，将滤渣放入真空干燥箱中，在70℃下干燥2h，得到干燥滤渣，再将干燥滤渣放入高温炉中，先在600℃下预烧2h，再加热升温至1500℃烧结12h后出料，得到自制纤维填料，备用；

预反应液的制备：

按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入40份聚醚多元醇TMN-450、30份邻苯二甲酸二辛酯，在氮气保护下，加热升温至100℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入90份多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续反应2h，得到预反应液；

聚氨酯乳液的制备：

待上述预反应液冷却至室温，依次向三口烧瓶中加入预反应液质量15%的二羟甲基丙酸和预反应液质量25%的马来酸酐以及预反应液质量5%的二月桂酸二丁基锡，加热升温至85℃继续反应4h，得到聚氨酯乳液；

防水耐污瓷砖美缝剂的制备：

按重量份数计，称取70份上述聚氨酯乳液、20份备用的自制纤维填料、5份羧甲基纤维素、2份亚硫酸钠和2份三乙胺混合后装入搅拌机中，以800r/min的转速搅拌反应30min后出料，即得防水耐污瓷砖美缝剂。

对比例1与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少本发明制备的自制纤维填料。

对比例2扬州某公司生产的防水耐脏美缝剂。

抗压强度按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》进行检测。

表面硬度和吸水率按照DL/T5126-2001《聚合物水泥砂浆试验规程》进行检测。

滴水测试按照JG/T298-2010《建筑室内用腻子》进行检测。

耐污性测试：标准实验条件下养护28d，滴加三滴1:1稀释的酱油至表面，保留30min，用清水和纸巾进行擦拭清洗，目测耐污性。耐污性等级共分四级：0级表示无污染，1级表示表面轻微的污渍，2级表示表面中等的污渍，3级表示表面严重的污渍，并且渗入内部。

表1瓷砖美缝剂性能测定结果

由表1数据可知，本发明制得的防水耐污瓷砖美缝剂抗压强度高，表面硬度强，吸水率低，滴水测试的防水效果佳，并且耐污性好，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

称取聚氨酯乳液、自制纤维填料、羧甲基纤维素、亚硫酸钠和三乙胺混合后装入搅拌机中，以600～800r/min的转速搅拌反应20～30min后出料，即得防水耐污瓷砖美缝剂；

所述聚氨酯乳液的制备步骤为：

（1）向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入聚醚多元醇TMN-450、邻苯二甲酸二辛酯，在氮气保护下，加热升温至90～100℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续反应1～2h，得到预反应液，

（2）待上述预反应液冷却至室温，依次向三口烧瓶中加入二羟甲基丙酸和马来酸酐以及二月桂酸二丁基锡，加热升温至80～85℃继续反应3～4h，得到聚氨酯乳液；

所述自制纤维填料的制备步骤为：

（1）称取竹纤维用无水乙醇溶液浸泡1～2h，浸泡结束后用去离子水冲洗3～5遍，得到预处理竹纤维，再将正硅酸乙酯和无水乙醇以及去离子水混合均匀，并逐滴滴入浓度为0.5mol/L的硝酸溶液，搅拌直至正硅酸乙酯水解得到清澈透明的水解液；

（2）将上述得到预处理竹纤维和水解液混合得到预制液装入反应釜中，再向反应釜中加入质量分数为40%的硝酸钙的乙醇溶液，用搅拌器以200～300r/min的转速搅拌反应30～40min；

（3）待上述搅拌反应结束后，过滤分离得到滤渣，将滤渣放入真空干燥箱中，干燥，得到干燥滤渣，再将干燥滤渣放入高温炉中，先预烧，再加热升温至1400～1500℃烧结10～12h后出料，得到自制纤维填料。

2.根据权利要求1所述的一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于：所述的防水耐污瓷砖美缝剂的具体制备步骤中，按重量份数计，聚氨酯乳液为60～70份、自制纤维填料为15～20份、羧甲基纤维素为3～5份、亚硫酸钠为1～2份、三乙胺为1～2份。

3.根据权利要求1所述的一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯乳液的制备步骤（1）中，按重量份数计，聚醚多元醇TMN-450为30～40份、邻苯二甲酸二辛酯为20～30份，多亚甲基多苯基异氰酸酯为80～90份。

4.根据权利要求1所述的一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯乳液的制备步骤（2）中，二羟甲基丙酸的加入量为预反应液质量的10～15%，马来酸酐的加入量为预反应液质量的20～25%，二月桂酸二丁基锡的加入量为预反应液质量的3～5%。

5.根据权利要求1所述的一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于：所述自制纤维填料的制备步骤（1）中，正硅酸乙酯和无水乙醇以及去离子水的质量比为1:2:3。

6.根据权利要求1所述的一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于：所述自制纤维填料的制备步骤（2）中，预处理竹纤维和水解液的质量比为1:10。

7.根据权利要求1所述的一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于：所述自制纤维填料的制备步骤（2）中，质量分数为40%的硝酸钙的乙醇溶液的加入量为预制液质量的30%。

8.根据权利要求1所述的一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于：所述自制纤维填料的制备步骤（3）中，干燥的温度为60～70℃，干燥的时间为1～2h。

9.根据权利要求1所述的一种防水耐污瓷砖美缝剂的制备方法，其特征在于：所述自制纤维填料的制备步骤（3）中，预烧的温度为500～600℃，预烧的时间为1～2h。